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基于java语言的数字签名

Java加密和数字签名编程快速入门

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本文主要谈一下密码学中的加密和数字签名,以及其在java中如何进行使用。对密码学有兴趣的伙伴,推荐看Bruce Schneier的著作:Applied Crypotography。在jdk1.5的发行版本中安全性方面有了很大的改进,也提供了对RSA算法的直接支持,现在我们从实例入手解决问题(本文仅是作为简单介绍):

一、密码学上常用的概念

1)消息摘要:

这是一种与消息认证码结合使用以确保消息完整性的技术。主要使用单向散列函数算法,可用于检验消息的完整性,和通过散列密码直接以文本形式保存等,目前广泛使用的算法有MD4、MD5、SHA-1,jdk1.5对上面都提供了支持,在java中进行消息摘要很简单, java.security.MessageDigest提供了一个简易的操作方法:

/**

*MessageDigestExample.java

*Copyright 2005-2-16

*/

import java.security.MessageDigest;

/**

*单一的消息摘要算法,不使用密码.可以用来对明文消息(如:密码)隐藏保存

*/

public class MessageDigestExample{

public static void main(String[] args) throws Exception{

if(args.length!=1){

System.err.println("Usage:java MessageDigestExample text");

System.exit(1);

}

byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");

//使用getInstance("算法")来获得消息摘要,这里使用SHA-1的160位算法

MessageDigest messageDigest=MessageDigest.getInstance("SHA-1");

System.out.println("\n"+messageDigest.getProvider().getInfo());

//开始使用算法

messageDigest.update(plainText);

System.out.println("\nDigest:");

//输出算法运算结果

System.out.println(new String(messageDigest.digest(),"UTF8"));

}

}

还可以通过消息认证码来进行加密实现,javax.crypto.Mac提供了一个解决方案,有兴趣者可以参考相关API文档,本文只是简单介绍什么是摘要算法。

2)私钥加密:

消息摘要只能检查消息的完整性,但是单向的,对明文消息并不能加密,要加密明文的消息的话,就要使用其他的算法,要确保机密性,我们需要使用私钥密码术来交换私有消息。

这种最好理解,使用对称算法。比如:A用一个密钥对一个文件加密,而B读取这个文件的话,则需要和A一样的密钥,双方共享一个私钥(而在web环境下,私钥在传递时容易被侦听):

使用私钥加密的话,首先需要一个密钥,可用javax.crypto.KeyGenerator产生一个密钥(java.security.Key),然后传递给一个加密工具(javax.crypto.Cipher),该工具再使用相应的算法来进行加密,主要对称算法有:DES(实际密钥只用到56位),AES(支持三种密钥长度:128、192、256位),通常首先128位,其他的还有DESede等,jdk1.5种也提供了对对称算法的支持,以下例子使用AES算法来加密:

/**

*PrivateExmaple.java

*Copyright 2005-2-16

*/

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.KeyGenerator;

import java.security.Key;

/**

*私鈅加密,保证消息机密性

*/

public class PrivateExample{

public static void main(String[] args) throws Exception{

if(args.length!=1){

System.err.println("Usage:java PrivateExample text");

System.exit(1);

}

byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");

//通过KeyGenerator形成一个key

System.out.println("\nStart generate AES key");

KeyGenerator keyGen=KeyGenerator.getInstance("AES");

keyGen.init(128);

Key key=keyGen.generateKey();

System.out.println("Finish generating DES key");

//获得一个私鈅加密类Cipher,ECB是加密方式,PKCS5Padding是填充方法

Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");

System.out.println("\n"+cipher.getProvider().getInfo());

//使用私鈅加密

System.out.println("\nStart encryption:");

cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);

byte[] cipherText=cipher.doFinal(plainText);

System.out.println("Finish encryption:");

System.out.println(new String(cipherText,"UTF8"));

System.out.println("\nStart decryption:");

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);

byte[] newPlainText=cipher.doFinal(cipherText);

System.out.println("Finish decryption:");

System.out.println(new String(newPlainText,"UTF8"));

}

}

3)公钥加密:

上面提到,私钥加密需要一个共享的密钥,那么如何传递密钥呢?web环境下,直接传递的话很容易被侦听到,幸好有了公钥加密的出现。公钥加密也叫不对称加密,不对称算法使用一对密钥对,一个公钥,一个私钥,使用公钥加密的数据,只有私钥能解开(可用于加密);同时,使用私钥加密的数据,只有公钥能解开(签名)。但是速度很慢(比私钥加密慢100到1000倍),公钥的主要算法有RSA,还包括Blowfish,Diffie-Helman等,jdk1.5种提供了对RSA的支持,是一个改进的地方:

/**

*PublicExample.java

*Copyright 2005-2-16

*/

import java.security.Key;

import javax.crypto.Cipher;

import java.security.KeyPairGenerator;

import java.security.KeyPair;

/**

*一个简单的公鈅加密例子,Cipher类使用KeyPairGenerator生成的公鈅和私鈅

*/

public class PublicExample{

public static void main(String[] args) throws Exception{

if(args.length!=1){

System.err.println("Usage:java PublicExample text");

System.exit(1);

}

byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");

//构成一个RSA密钥

System.out.println("\nStart generating RSA key");

KeyPairGenerator keyGen=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");

keyGen.initialize(1024);

KeyPair key=keyGen.generateKeyPair();

System.out.println("Finish generating RSA key");

//获得一个RSA的Cipher类,使用公鈅加密

Cipher cipher=Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");

System.out.println("\n"+cipher.getProvider().getInfo());

System.out.println("\nStart encryption");

cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key.getPublic());

byte[] cipherText=cipher.doFinal(plainText);

System.out.println("Finish encryption:");

System.out.println(new String(cipherText,"UTF8"));

//使用私鈅解密

System.out.println("\nStart decryption");

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key.getPrivate());

byte[] newPlainText=cipher.doFinal(cipherText);

System.out.println("Finish decryption:");

System.out.println(new String(newPlainText,"UTF8"));

}

}

4)数字签名:

数字签名,它是确定交换消息的通信方身份的第一个级别。上面A通过使用公钥加密数据后发给B,B利用私钥解密就得到了需要的数据,问题来了,由于都是使用公钥加密,那么如何检验是A发过来的消息呢?上面也提到了一点,私钥是唯一的,那么A就可以利用A自己的私钥进行加密,然后B再利用A的公钥来解密,就可以了;数字签名的原理就基于此,而通常为了证明发送数据的真实性,通过利用消息摘要获得简短的消息内容,然后再利用私钥进行加密散列数据和消息一起发送。java中为数字签名提供了良好的支持,java.security.Signature类提供了消息签名:

/**

*DigitalSignature2Example.java

*Copyright 2005-2-16

*/

import java.security.Signature;

import java.security.KeyPairGenerator;

import java.security.KeyPair;

import java.security.SignatureException;

/**

*数字签名,使用RSA私钥对对消息摘要签名,然后使用公鈅验证 测试

*/

public class DigitalSignature2Example{

public static void main(String[] args) throws Exception{

if(args.length!=1){

System.err.println("Usage:java DigitalSignature2Example text");

System.exit(1);

}

byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");

//形成RSA公钥对

System.out.println("\nStart generating RSA key");

KeyPairGenerator keyGen=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");

keyGen.initialize(1024);

KeyPair key=keyGen.generateKeyPair();

System.out.println("Finish generating RSA key");

//使用私鈅签名

Signature sig=Signature.getInstance("SHA1WithRSA");

sig.initSign(key.getPrivate());

sig.update(plainText);

byte[] signature=sig.sign();

System.out.println(sig.getProvider().getInfo());

System.out.println("\nSignature:");

System.out.println(new String(signature,"UTF8"));

//使用公鈅验证

System.out.println("\nStart signature verification");

sig.initVerify(key.getPublic());

sig.update(plainText);

try{

if(sig.verify(signature)){

System.out.println("Signature verified");

}else System.out.println("Signature failed");

}catch(SignatureException e){

System.out.println("Signature failed");

}

}

}

5)数字证书。

还有个问题,就是公钥问题,A用私钥加密了,那么B接受到消息后,用A提供的公钥解密;那么现在有个讨厌的C,他把消息拦截了,然后用自己的私钥加密,同时把自己的公钥发给B,并告诉B,那是A的公钥,结果....,这时候就需要一个中间机构出来说话了(相信权威,我是正确的),就出现了Certificate Authority(也即CA),有名的CA机构有Verisign等,目前数字认证的工业标准是:CCITT的X.509:

数字证书:它将一个身份标识连同公钥一起进行封装,并由称为认证中心或 CA 的第三方进行数字签名。

密钥库:java平台为你提供了密钥库,用作密钥和证书的资源库。从物理上讲,密钥库是缺省名称为 .keystore 的文件(有一个选项使它成为加密文件)。密钥和证书可以拥有名称(称为别名),每个别名都由唯一的密码保护。密钥库本身也受密码保护;您可以选择让每个别名密码与主密钥库密码匹配。

使用工具keytool,我们来做一件自我认证的事情吧(相信我的认证):

1、创建密钥库keytool -genkey -v -alias feiUserKey -keyalg RSA 默认在自己的home目录下(windows系统是c:\documents and settings\你的用户名 目录下的.keystore文件),创建我们用 RSA 算法生成别名为 feiUserKey 的自签名的证书,如果使用了-keystore mm 就在当前目录下创建一个密钥库mm文件来保存密钥和证书。

2、查看证书:keytool -list 列举了密钥库的所有的证书

也可以在dos下输入keytool -help查看帮助。

java如何对pdf文件实现数字签名

用Spire.Doc  for Java 可以添加及验证数字签名,参考代码:

import com.spire.pdf.*;

import com.spire.pdf.graphics.PdfImage;

import com.spire.pdf.graphics.PdfTrueTypeFont;

import com.spire.pdf.security.GraphicMode;

import com.spire.pdf.security.PdfCertificate;

import com.spire.pdf.security.PdfCertificationFlags;

import com.spire.pdf.security.PdfSignature;

import java.awt.*;

import java.awt.geom.Point2D;

import java.awt.geom.Rectangle2D;

public class AddCertificate {

public static void main(String[]args){

//加载PDF文档

PdfDocument doc = new PdfDocument();

doc.loadFromFile("test.pdf");

//加载pfx证书,及证书秘钥

PdfCertificate cert = new PdfCertificate("Cermia.pfx","123654yes!");

//添加数字签名到指定页面,并设置其位置和大小

PdfSignature signature = new PdfSignature(doc, doc.getPages().get(2), cert, "MySignature");

Rectangle2D rect = new Rectangle2D.Float();

rect.setFrame(new Point2D.Float((float) doc.getPages().get(0).getActualSize().getWidth() - 340, (float) doc.getPages().get(0).getActualSize().getHeight() - 230), new Dimension(280, 150));

signature.setBounds(rect);

//设置签名为图片加文本模式

signature.setGraphicMode(GraphicMode.Sign_Image_And_Sign_Detail);

//设置签名的内容

signature.setNameLabel("签字者:");

signature.setName("Mia");

signature.setContactInfoLabel("联系电话:");

signature.setContactInfo("02881705109");

signature.setDateLabel("日期:");

signature.setDate(new java.util.Date());

signature.setLocationInfoLabel("地点:");

signature.setLocationInfo("成都");

signature.setReasonLabel("原因:");

signature.setReason("文档所有者");

signature.setDistinguishedNameLabel("DN: ");

signature.setDistinguishedName(signature.getCertificate().get_IssuerName().getName());

signature.setSignImageSource(PdfImage.fromFile("sign.png"));

//设置签名的字体

signature.setSignDetailsFont(new PdfTrueTypeFont(new Font("Arial Unicode MS", Font.PLAIN, 9)));

//设置文档权限为禁止更改

signature.setDocumentPermissions(PdfCertificationFlags.Forbid_Changes);

signature.setCertificated(true);

//保存文档

doc.saveToFile("AddSignature.pdf");

doc.close();

}

}

数字签名添加效果:

数字签名效果

参考原文

如何从java生成签名在AWS问题,怎么解决

Java2下Applet数字签名实现过程如下:

在代码的分发端:

(1)开发Java源程序并对其进行编译。

(2)用JAR工具对类文件和资源文件进行封装。

(3)用keytool创建公钥和密钥,生成X。509V1签名证书,输出证书。

(4)通过jarsigner工具用生成的密钥对JAR文件进行数字签名。

在代码的接收端:

(1)用keytool输入证书视其为可信任。

(2)用policytool创建和修改安全性策略配置文件,授权请求的访问权限。

(3)从网络取得字节码,用公钥验证数字签名证书和文档代码的完整性。

(4)验证字节码的合法性,根据策略文件分配相应权限。

(5)执行代码,完成后被垃圾回收器回收内存。

在用公钥验证数字签名证书之前,接收方需要确认公钥自身的可靠性,因此通常情况是提供一个包含公钥的证书而不是公钥自身。1个证书包括:

(1)1个公钥。

(2)1个唯一的名字实体(个人或公司),它是证书的所有者,包含用户名字、公司、组织、城市、地址、国家代码、省份等信息。

(3)数字签名:1个证书被1个分发者的实体签名,保证证书确实包含另1个实体(所有者)的公钥。


当前题目:java代码签名工具 java签名apk
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